include/linux/pagemap.h

   1 #ifndef _LINUX_PAGEMAP_H
   2 #define _LINUX_PAGEMAP_H
   3
   4 /*
   5  * Copyright 1995 Linus Torvalds
   6  */
   7 #include <linux/mm.h>
   8 #include <linux/fs.h>
   9 #include <linux/list.h>
  10 #include <linux/highmem.h>
  11 #include <linux/compiler.h>
  12 #include <asm/uaccess.h>
  13 #include <linux/gfp.h>
  14 #include <linux/bitops.h>
  15 #include <linux/hardirq.h> /* for in_interrupt() */
  16 #include <linux/hugetlb_inline.h>
  17
  18 /*
  19  * Bits in mapping->flags.  The lower __GFP_BITS_SHIFT bits are the page
  20  * allocation mode flags.
  21  */
  22 enum mapping_flags {
  23         AS_EIO          = __GFP_BITS_SHIFT + 0, /* IO error on async write */
  24         AS_ENOSPC       = __GFP_BITS_SHIFT + 1, /* ENOSPC on async write */
  25         AS_MM_ALL_LOCKS = __GFP_BITS_SHIFT + 2, /* under mm_take_all_locks() */
  26         AS_UNEVICTABLE  = __GFP_BITS_SHIFT + 3, /* e.g., ramdisk, SHM_LOCK */
  27         AS_BALLOON_MAP  = __GFP_BITS_SHIFT + 4, /* balloon page special map */
  28 };
  29
  30 static inline void mapping_set_error(struct address_space *mapping, int error)
  31 {
  32         if (unlikely(error)) {
  33                 if (error == -ENOSPC)
  34                         set_bit(AS_ENOSPC, &mapping->flags);
  35                 else
  36                         set_bit(AS_EIO, &mapping->flags);
  37         }
  38 }
  39
  40 static inline void mapping_set_unevictable(struct address_space *mapping)
  41 {
  42         set_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
  43 }
  44
  45 static inline void mapping_clear_unevictable(struct address_space *mapping)
  46 {
  47         clear_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
  48 }
  49
  50 static inline int mapping_unevictable(struct address_space *mapping)
  51 {
  52         if (mapping)
  53                 return test_bit(AS_UNEVICTABLE, &mapping->flags);
  54         return !!mapping;
  55 }
  56
  57 static inline void mapping_set_balloon(struct address_space *mapping)
  58 {
  59         set_bit(AS_BALLOON_MAP, &mapping->flags);
  60 }
  61
  62 static inline void mapping_clear_balloon(struct address_space *mapping)
  63 {
  64         clear_bit(AS_BALLOON_MAP, &mapping->flags);
  65 }
  66
  67 static inline int mapping_balloon(struct address_space *mapping)
  68 {
  69         return mapping && test_bit(AS_BALLOON_MAP, &mapping->flags);
  70 }
  71
  72 static inline gfp_t mapping_gfp_mask(struct address_space * mapping)
  73 {
  74         return (__force gfp_t)mapping->flags & __GFP_BITS_MASK;
  75 }
  76
  77 /*
  78  * This is non-atomic.  Only to be used before the mapping is activated.
  79  * Probably needs a barrier...
  80  */
  81 static inline void mapping_set_gfp_mask(struct address_space *m, gfp_t mask)
  82 {
  83         m->flags = (m->flags & ~(__force unsigned long)__GFP_BITS_MASK) |
  84                                 (__force unsigned long)mask;
  85 }
  86
  87 /*
  88  * The page cache can done in larger chunks than
  89  * one page, because it allows for more efficient
  90  * throughput (it can then be mapped into user
  91  * space in smaller chunks for same flexibility).
  92  *
  93  * Or rather, it _will_ be done in larger chunks.
  94  */
  95 #define PAGE_CACHE_SHIFT        PAGE_SHIFT
  96 #define PAGE_CACHE_SIZE         PAGE_SIZE
  97 #define PAGE_CACHE_MASK         PAGE_MASK
  98 #define PAGE_CACHE_ALIGN(addr)  (((addr)+PAGE_CACHE_SIZE-1)&PAGE_CACHE_MASK)
  99
 100 #define page_cache_get(page)            get_page(page)
 101 #define page_cache_release(page)        put_page(page)
 102 void release_pages(struct page **pages, int nr, int cold);
 103
 104 /*
 105  * speculatively take a reference to a page.
 106  * If the page is free (_count == 0), then _count is untouched, and 0
 107  * is returned. Otherwise, _count is incremented by 1 and 1 is returned.
 108  *
 109  * This function must be called inside the same rcu_read_lock() section as has
 110  * been used to lookup the page in the pagecache radix-tree (or page table):
 111  * this allows allocators to use a synchronize_rcu() to stabilize _count.
 112  *
 113  * Unless an RCU grace period has passed, the count of all pages coming out
 114  * of the allocator must be considered unstable. page_count may return higher
 115  * than expected, and put_page must be able to do the right thing when the
 116  * page has been finished with, no matter what it is subsequently allocated
 117  * for (because put_page is what is used here to drop an invalid speculative
 118  * reference).
 119  *
 120  * This is the interesting part of the lockless pagecache (and lockless
 121  * get_user_pages) locking protocol, where the lookup-side (eg. find_get_page)
 122  * has the following pattern:
 123  * 1. find page in radix tree
 124  * 2. conditionally increment refcount
 125  * 3. check the page is still in pagecache (if no, goto 1)
 126  *
 127  * Remove-side that cares about stability of _count (eg. reclaim) has the
 128  * following (with tree_lock held for write):
 129  * A. atomically check refcount is correct and set it to 0 (atomic_cmpxchg)
 130  * B. remove page from pagecache
 131  * C. free the page
 132  *
 133  * There are 2 critical interleavings that matter:
 134  * - 2 runs before A: in this case, A sees elevated refcount and bails out
 135  * - A runs before 2: in this case, 2 sees zero refcount and retries;
 136  *   subsequently, B will complete and 1 will find no page, causing the
 137  *   lookup to return NULL.
 138  *
 139  * It is possible that between 1 and 2, the page is removed then the exact same
 140  * page is inserted into the same position in pagecache. That's OK: the
 141  * old find_get_page using tree_lock could equally have run before or after
 142  * such a re-insertion, depending on order that locks are granted.
 143  *
 144  * Lookups racing against pagecache insertion isn't a big problem: either 1
 145  * will find the page or it will not. Likewise, the old find_get_page could run
 146  * either before the insertion or afterwards, depending on timing.
 147  */
 148 static inline int page_cache_get_speculative(struct page *page)
 149 {
 150         VM_BUG_ON(in_interrupt());
 151
 152 #ifdef CONFIG_TINY_RCU
 153 # ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
 154         VM_BUG_ON(!in_atomic());
 155 # endif
 156         /*
 157          * Preempt must be disabled here - we rely on rcu_read_lock doing
 158          * this for us.
 159          *
 160          * Pagecache won't be truncated from interrupt context, so if we have
 161          * found a page in the radix tree here, we have pinned its refcount by
 162          * disabling preempt, and hence no need for the "speculative get" that
 163          * SMP requires.
 164          */
 165         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) == 0, page);
 166         atomic_inc(&page->_count);
 167
 168 #else
 169         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
 170                 /*
 171                  * Either the page has been freed, or will be freed.
 172                  * In either case, retry here and the caller should
 173                  * do the right thing (see comments above).
 174                  */
 175                 return 0;
 176         }
 177 #endif
 178         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
 179
 180         return 1;
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Same as above, but add instead of inc (could just be merged)
 185  */
 186 static inline int page_cache_add_speculative(struct page *page, int count)
 187 {
 188         VM_BUG_ON(in_interrupt());
 189
 190 #if !defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_TREE_RCU)
 191 # ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT
 192         VM_BUG_ON(!in_atomic());
 193 # endif
 194         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) == 0, page);
 195         atomic_add(count, &page->_count);
 196
 197 #else
 198         if (unlikely(!atomic_add_unless(&page->_count, count, 0)))
 199                 return 0;
 200 #endif
 201         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page) && page != compound_head(page), page);
 202
 203         return 1;
 204 }
 205
 206 static inline int page_freeze_refs(struct page *page, int count)
 207 {
 208         return likely(atomic_cmpxchg(&page->_count, count, 0) == count);
 209 }
 210
 211 static inline void page_unfreeze_refs(struct page *page, int count)
 212 {
 213         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page) != 0, page);
 214         VM_BUG_ON(count == 0);
 215
 216         atomic_set(&page->_count, count);
 217 }
 218
 219 #ifdef CONFIG_NUMA
 220 extern struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp);
 221 #else
 222 static inline struct page *__page_cache_alloc(gfp_t gfp)
 223 {
 224         return alloc_pages(gfp, 0);
 225 }
 226 #endif
 227
 228 static inline struct page *page_cache_alloc(struct address_space *x)
 229 {
 230         return __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(x));
 231 }
 232
 233 static inline struct page *page_cache_alloc_cold(struct address_space *x)
 234 {
 235         return __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(x)|__GFP_COLD);
 236 }
 237
 238 static inline struct page *page_cache_alloc_readahead(struct address_space *x)
 239 {
 240         return __page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(x) |
 241                                   __GFP_COLD | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN);
 242 }
 243
 244 typedef int filler_t(void *, struct page *);
 245
 246 pgoff_t page_cache_next_hole(struct address_space *mapping,
 247                              pgoff_t index, unsigned long max_scan);
 248 pgoff_t page_cache_prev_hole(struct address_space *mapping,
 249                              pgoff_t index, unsigned long max_scan);
 250
 251 extern struct page * find_get_page(struct address_space *mapping,
 252                                 pgoff_t index);
 253 extern struct page * find_lock_page(struct address_space *mapping,
 254                                 pgoff_t index);
 255 extern struct page * find_or_create_page(struct address_space *mapping,
 256                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
 257 unsigned find_get_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
 258                         unsigned int nr_pages, struct page **pages);
 259 unsigned find_get_pages_contig(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
 260                                unsigned int nr_pages, struct page **pages);
 261 unsigned find_get_pages_tag(struct address_space *mapping, pgoff_t *index,
 262                         int tag, unsigned int nr_pages, struct page **pages);
 263
 264 struct page *grab_cache_page_write_begin(struct address_space *mapping,
 265                         pgoff_t index, unsigned flags);
 266
 267 /*
 268  * Returns locked page at given index in given cache, creating it if needed.
 269  */
 270 static inline struct page *grab_cache_page(struct address_space *mapping,
 271                                                                 pgoff_t index)
 272 {
 273         return find_or_create_page(mapping, index, mapping_gfp_mask(mapping));
 274 }
 275
 276 extern struct page * grab_cache_page_nowait(struct address_space *mapping,
 277                                 pgoff_t index);
 278 extern struct page * read_cache_page_async(struct address_space *mapping,
 279                                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data);
 280 extern struct page * read_cache_page(struct address_space *mapping,
 281                                 pgoff_t index, filler_t *filler, void *data);
 282 extern struct page * read_cache_page_gfp(struct address_space *mapping,
 283                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
 284 extern int read_cache_pages(struct address_space *mapping,
 285                 struct list_head *pages, filler_t *filler, void *data);
 286
 287 static inline struct page *read_mapping_page_async(
 288                                 struct address_space *mapping,
 289                                 pgoff_t index, void *data)
 290 {
 291         filler_t *filler = (filler_t *)mapping->a_ops->readpage;
 292         return read_cache_page_async(mapping, index, filler, data);
 293 }
 294
 295 static inline struct page *read_mapping_page(struct address_space *mapping,
 296                                 pgoff_t index, void *data)
 297 {
 298         filler_t *filler = (filler_t *)mapping->a_ops->readpage;
 299         return read_cache_page(mapping, index, filler, data);
 300 }
 301
 302 /*
 303  * Return byte-offset into filesystem object for page.
 304  */
 305 static inline loff_t page_offset(struct page *page)
 306 {
 307         return ((loff_t)page->index) << PAGE_CACHE_SHIFT;
 308 }
 309
 310 static inline loff_t page_file_offset(struct page *page)
 311 {
 312         return ((loff_t)page_file_index(page)) << PAGE_CACHE_SHIFT;
 313 }
 314
 315 extern pgoff_t linear_hugepage_index(struct vm_area_struct *vma,
 316                                      unsigned long address);
 317
 318 static inline pgoff_t linear_page_index(struct vm_area_struct *vma,
 319                                         unsigned long address)
 320 {
 321         pgoff_t pgoff;
 322         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
 323                 return linear_hugepage_index(vma, address);
 324         pgoff = (address - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 325         pgoff += vma->vm_pgoff;
 326         return pgoff >> (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
 327 }
 328
 329 extern void __lock_page(struct page *page);
 330 extern int __lock_page_killable(struct page *page);
 331 extern int __lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 332                                 unsigned int flags);
 333 extern void unlock_page(struct page *page);
 334
 335 static inline void __set_page_locked(struct page *page)
 336 {
 337         __set_bit(PG_locked, &page->flags);
 338 }
 339
 340 static inline void __clear_page_locked(struct page *page)
 341 {
 342         __clear_bit(PG_locked, &page->flags);
 343 }
 344
 345 static inline int trylock_page(struct page *page)
 346 {
 347         return (likely(!test_and_set_bit_lock(PG_locked, &page->flags)));
 348 }
 349
 350 /*
 351  * lock_page may only be called if we have the page's inode pinned.
 352  */
 353 static inline void lock_page(struct page *page)
 354 {
 355         might_sleep();
 356         if (!trylock_page(page))
 357                 __lock_page(page);
 358 }
 359
 360 /*
 361  * lock_page_killable is like lock_page but can be interrupted by fatal
 362  * signals.  It returns 0 if it locked the page and -EINTR if it was
 363  * killed while waiting.
 364  */
 365 static inline int lock_page_killable(struct page *page)
 366 {
 367         might_sleep();
 368         if (!trylock_page(page))
 369                 return __lock_page_killable(page);
 370         return 0;
 371 }
 372
 373 /*
 374  * lock_page_or_retry - Lock the page, unless this would block and the
 375  * caller indicated that it can handle a retry.
 376  */
 377 static inline int lock_page_or_retry(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 378                                      unsigned int flags)
 379 {
 380         might_sleep();
 381         return trylock_page(page) || __lock_page_or_retry(page, mm, flags);
 382 }
 383
 384 /*
 385  * This is exported only for wait_on_page_locked/wait_on_page_writeback.
 386  * Never use this directly!
 387  */
 388 extern void wait_on_page_bit(struct page *page, int bit_nr);
 389
 390 extern int wait_on_page_bit_killable(struct page *page, int bit_nr);
 391
 392 static inline int wait_on_page_locked_killable(struct page *page)
 393 {
 394         if (PageLocked(page))
 395                 return wait_on_page_bit_killable(page, PG_locked);
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Wait for a page to be unlocked.
 401  *
 402  * This must be called with the caller "holding" the page,
 403  * ie with increased "page->count" so that the page won't
 404  * go away during the wait..
 405  */
 406 static inline void wait_on_page_locked(struct page *page)
 407 {
 408         if (PageLocked(page))
 409                 wait_on_page_bit(page, PG_locked);
 410 }
 411
 412 /*
 413  * Wait for a page to complete writeback
 414  */
 415 static inline void wait_on_page_writeback(struct page *page)
 416 {
 417         if (PageWriteback(page))
 418                 wait_on_page_bit(page, PG_writeback);
 419 }
 420
 421 extern void end_page_writeback(struct page *page);
 422 void wait_for_stable_page(struct page *page);
 423
 424 /*
 425  * Add an arbitrary waiter to a page's wait queue
 426  */
 427 extern void add_page_wait_queue(struct page *page, wait_queue_t *waiter);
 428
 429 /*
 430  * Fault a userspace page into pagetables.  Return non-zero on a fault.
 431  *
 432  * This assumes that two userspace pages are always sufficient.  That's
 433  * not true if PAGE_CACHE_SIZE > PAGE_SIZE.
 434  */
 435 static inline int fault_in_pages_writeable(char __user *uaddr, int size)
 436 {
 437         int ret;
 438
 439         if (unlikely(size == 0))
 440                 return 0;
 441
 442         /*
 443          * Writing zeroes into userspace here is OK, because we know that if
 444          * the zero gets there, we'll be overwriting it.
 445          */
 446         ret = __put_user(0, uaddr);
 447         if (ret == 0) {
 448                 char __user *end = uaddr + size - 1;
 449
 450                 /*
 451                  * If the page was already mapped, this will get a cache miss
 452                  * for sure, so try to avoid doing it.
 453                  */
 454                 if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) !=
 455                                 ((unsigned long)end & PAGE_MASK))
 456                         ret = __put_user(0, end);
 457         }
 458         return ret;
 459 }
 460
 461 static inline int fault_in_pages_readable(const char __user *uaddr, int size)
 462 {
 463         volatile char c;
 464         int ret;
 465
 466         if (unlikely(size == 0))
 467                 return 0;
 468
 469         ret = __get_user(c, uaddr);
 470         if (ret == 0) {
 471                 const char __user *end = uaddr + size - 1;
 472
 473                 if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) !=
 474                                 ((unsigned long)end & PAGE_MASK)) {
 475                         ret = __get_user(c, end);
 476                         (void)c;
 477                 }
 478         }
 479         return ret;
 480 }
 481
 482 /*
 483  * Multipage variants of the above prefault helpers, useful if more than
 484  * PAGE_SIZE of data needs to be prefaulted. These are separate from the above
 485  * functions (which only handle up to PAGE_SIZE) to avoid clobbering the
 486  * filemap.c hotpaths.
 487  */
 488 static inline int fault_in_multipages_writeable(char __user *uaddr, int size)
 489 {
 490         int ret = 0;
 491         char __user *end = uaddr + size - 1;
 492
 493         if (unlikely(size == 0))
 494                 return ret;
 495
 496         /*
 497          * Writing zeroes into userspace here is OK, because we know that if
 498          * the zero gets there, we'll be overwriting it.
 499          */
 500         while (uaddr <= end) {
 501                 ret = __put_user(0, uaddr);
 502                 if (ret != 0)
 503                         return ret;
 504                 uaddr += PAGE_SIZE;
 505         }
 506
 507         /* Check whether the range spilled into the next page. */
 508         if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) ==
 509                         ((unsigned long)end & PAGE_MASK))
 510                 ret = __put_user(0, end);
 511
 512         return ret;
 513 }
 514
 515 static inline int fault_in_multipages_readable(const char __user *uaddr,
 516                                                int size)
 517 {
 518         volatile char c;
 519         int ret = 0;
 520         const char __user *end = uaddr + size - 1;
 521
 522         if (unlikely(size == 0))
 523                 return ret;
 524
 525         while (uaddr <= end) {
 526                 ret = __get_user(c, uaddr);
 527                 if (ret != 0)
 528                         return ret;
 529                 uaddr += PAGE_SIZE;
 530         }
 531
 532         /* Check whether the range spilled into the next page. */
 533         if (((unsigned long)uaddr & PAGE_MASK) ==
 534                         ((unsigned long)end & PAGE_MASK)) {
 535                 ret = __get_user(c, end);
 536                 (void)c;
 537         }
 538
 539         return ret;
 540 }
 541
 542 int add_to_page_cache_locked(struct page *page, struct address_space *mapping,
 543                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
 544 int add_to_page_cache_lru(struct page *page, struct address_space *mapping,
 545                                 pgoff_t index, gfp_t gfp_mask);
 546 extern void delete_from_page_cache(struct page *page);
 547 extern void __delete_from_page_cache(struct page *page);
 548 int replace_page_cache_page(struct page *old, struct page *new, gfp_t gfp_mask);
 549
 550 /*
 551  * Like add_to_page_cache_locked, but used to add newly allocated pages:
 552  * the page is new, so we can just run __set_page_locked() against it.
 553  */
 554 static inline int add_to_page_cache(struct page *page,
 555                 struct address_space *mapping, pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)
 556 {
 557         int error;
 558
 559         __set_page_locked(page);
 560         error = add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset, gfp_mask);
 561         if (unlikely(error))
 562                 __clear_page_locked(page);
 563         return error;
 564 }
 565
 566 #endif /* _LINUX_PAGEMAP_H */